Главный фактор патогенности ботулизма – экзотоксины. Хотя они отличаются по антигенным свойствам, их биологическая активность одинакова. Все они – варианты одного нейротоксина. Антигенная специфичность и летальная активность определяются различными детерминантами экзотоксина.
Нейротоксические компоненты любого серотипа ботулинических токсинов и любого типа токсического комплекса имеют сходную структуру и биологические свойства. Они синтезируются в виде единой полипептидной цепи, которая не обладает значительной токсической активностью. Эта полипептидная цепь превращается в активный нейротоксин только после ее разрезания бактериальной протеазой или протеазами кишечного тракта человека. В результате точечного гидролиза возникает структура, состоящая из двух связанных между собой дисульфидными связями цепей – тяжелой (Н-цепь), и легкой (L-цепь). Н-цепь ответственна за прикрепление нейротоксина к рецепторам мембраны клеток, а L-цепь осуществляет специфическое блокирующее действие нейротоксина на холинергическую передачу возбуждения в синапсах.
Помимо выраженной нейротоксической активности, различные типы С.botulinum обладают лейкотоксической, гемолитической и лецитиназной активностью.
Естественной средой обитания С. botulinum является почва, откуда они попадают в воду, на пищевые продукты, фураж, в кишечник человека, млекопитающих, птиц и рыб, где размножаются. Установлено носительство в кишечнике у лошадей, рогатого скота, свиней, кур, грызунов. Загрязняя своими испражнениями продукты, фураж, почву, они способствуют широкому обсеменению клостридиями окружающей среды. Заражение красной и частиковой рыбы возбудителем ботулизма может быть эндогенным – из их кишечника, и экзогенным – из внешней среды (при неправильных транспортировке и хранении).
Ботулизм протекает как токсикоинфекция. Организм поражается не только токсином, содержащимся в пищевом продукте, но и токсином, который образуется в пищеварительном тракте и тканях в связи с проникновением туда возбудителя.
Ботулинический токсин быстро всасывается в желудке и кишечнике, проникает в кровь и избирательно действует на ядра продолговатого мозга и ганглиозные клетки спинного мозга. Следует отметить, что, попадая в пищеварительный тракт человека или животного, клостридии ботулизма размножаются, проникают в кровь и оттуда во все органы, продуцируя при этом токсины. Инкубационный период у людей варьирует от двух часов до 10 дней, но чаще всего он составляет 18—24 ч. Чем больше инфицирующая доза, тем короче инкубационный период и тем тяжелее протекает заболевание.
Клиническая картина ботулизма обычно складывается из сочетания различных мионеврологических синдромов, из которых раньше всего проявляется офтальмоплегический: у больного нарушается аккомодация, неравномерно расширяются зрачки, появляется косоглазие, двоение в глазах, опущение век, а иногда и слепота. Эти симптомы связаны с поражением глазодвигательных нервов. Затем присоединяется парез мускулатуры языка (афония), глотание затрудняется, мышцы шеи, туловища и кишечника ослабевают (парезы, запоры, метеоризм), наблюдается выделение густой тягучей слизи. Температура может быть нормальной, иногда повышается. Сознание сохраняется. Как правило, никаких острых явлений воспаления со стороны желудочно-кишечного тракта не отмечается. В заключительной стадии болезни основную роль играет расстройство дыхания, смерть наступает от паралича дыхания и сердца.
Материалом для исследования служат: от больного – промывные воды желудка, испражнения, кровь, моча, рвотные массы. От трупа – содержимое желудка, тонких и толстых кишок, лимфатические узлы, а также головной и спинной мозг. Исследованию подвергают и продукт, послуживший причиной отравления.
Для выделения культуры С.botulinum материал засевают на плотные среды и накопительную среду Китта-Тароцци. Из жидких культур после инкубирования делают посевы на плотные среды с целью получения изолированных колоний, а затем и чистых культур, которые идентифицируют по морфологическим, культуральным, биохимическим и токсигенным свойствам. Для обнаружения ботулинического токсина в исследуемом материале или в фильтрате полученной культуры можно использовать следующие три способа:
Биологическая проба на мышах. Для этого берут не менее 5 мышей. Одну из них заражают только исследуемым материалом, а каждую из остальных четырех – смесью материала с 200 АЕ антитоксической сыворотки соответствующего типа — А, В, С и Е. Смесь при комнатной температуре выдерживают 40 мин для нейтрализации токсина антитоксином. При наличии в исследуемом материале ботулинического токсина погибают все мыши, кроме той, которой была введена смесь материала с антитоксической сывороткой, нейтрализовавшей действие гомологичного типа токсина.
Использование РПГА с антительным диагностикумом, т. е. эритроцитами, сенсибилизированными антитоксинами соответствующих типов.
Высокочувствительный и специфический метод обнаружения ботулинического токсина основан на его способности подавлять активность фагоцитов. В присутствии соответствующей антитоксической сыворотки лейкотоксическое свойство токсина нейтрализуется.
Наиболее эффективным методом лечения ботулизма является раннее применение антитоксических сывороток.
Противоботулиновые лечебно-профилактические антитоксические сыворотки. Состав: очищенные и концентрированные методом Диаферм-3 сыворотки лошадей или КРС, гипериммунизированных анатоксинами или токсинами возбудителей ботулизма типов А, В, С, E, F. Назначение: для лечения и профилактики ботулизма. Способ применения: для лечения – внутривенно или внутримышечно. Для профилактики – внутримышечно.
Видовое название возбудителя и его систематическое положение.
C.tetani. Род Clostridium относится к классу Clostridia.
Морфологические свойства.
С.tetani – прямая палочка длиной 2,4—5,0 мкм, диаметром 0,5—1,1 мкм, иногда образующая длинные нити. Большинство штаммов подвижно (перитрихи). Споры круглые, располагаются терминально, придавая возбудителю вид булавки или барабанной палочки. Капсулы не образует.
Тинкториальные свойства.
Грамположительны, но в старых культурах становится грамотрицательными.
Культуральные свойства.
На питательном бульоне (среде Китта—Тароцци) рост медленный с равномерным помутнением и редким газообразованием. Культура издает своеобразный неприятный запах выгребной ямы. На кровяном агаре колонии размером 4—6 мм, круглые, плоские, с неровными краями, полупрозрачные, серые, нередко в виде переплетающихся нитей, напоминающих паучков. Вокруг колоний – зона гемолиза. В столбике агара колонии в виде комочков ваты. Молоко свертывает к 4 – 7-му дню в виде мелких хлопьев, затем наступает его пептонизация.
Физиологические свойства.
С.tetani – анаэробы, температурный оптимум для роста 370.
Биохимические свойства.
Сахаролитическими свойствами не обладает, лишь редкие штаммы ферментируют глюкозу. Обладает слабыми протеолитическими свойствами, медленно гидролизует желатин, не образует индола, восстанавливает нитраты в нитриты.
Антигенные свойства.
Возбудитель столбняка имеет О- и Н-антигены. По Н-антигену различают более 10 серотипов, однако все они образуют одинаковый экзотоксин.
О-и Н-антигены, по характеру которых возбудитель столбняка разделяют на10 серотипов, но все они выделяют одинаковый, тождественный токсин.
Главным фактором патогенности, определяющим патогенез и клинику столбняка, является вырабатываемый им сильнейший экзотоксин. Он состоит из двух фракций – тетаноспазмина (нейротоксина) и тетанолизина (разрушает эритроциты). Тетанолизин выделяется из клеток с первых дней развития культуры с помощью механизма активного транспорта. Тетаноспазмин через клеточную стенку клостридий не проходит, а выделяется в культуральную жидкость лишь при распаде микробных клеток. Тетаноспазмин синтезируется внутриклеточно в виде неактивного протоксина. Его активация осуществляется бактериальной протеазой, которая разрезает полипептид на две части. Активный внеклеточный нейротоксин состоит из двух связанных между собой дисульфидными связями цепей: легкой – L и тяжелой – Н . Н-цепь выполняет акцепторную роль. L-цепь обладает какими-то ферментативными свойствами, опосредующими биологическую активность нейротоксина. Взятые сами по себе L- и Н-цепи не токсичны, но после реассоциации молекулы токсина его токсичность восстанавливается. Мишенью токсина служит везикулоассоциированный мембранный белок синаптобревин.
Его взаимодействие с нервной клеткой происходит через четыре стадии:
1) связывание с рецептором;
2) связывание с мембранами нервных клеток,
3) энергозависимый процесс проникновения токсина в цитозоль клетки, осуществляемый опосредованным рецептором эндоцитозом
4) продвижение по аксону со скоростью 1 см/ч. Продвижение токсина вверх по спинному или продолговатому мозгу может происходить от нейрона к нейрону только в области синапсов, так как оболочка нейронов практически непроницаема для молекул токсина.
Конечный результат действия столбнячного токсина заключается в том, что он блокирует синаптическую передачу: тормозит освобождение таких медиаторов, как глицин, ацетилхолин, норадреналин, ГАМК, и вызывает нервно-мышечную патологию. Возможно также, что повреждаются и иные, а не только синаптические структуры.
Тетанолизин – мембранотропный токсин, он разрушает эритроциты и, возможно, другие клетки.
Возбудитель столбняка распространен повсеместно в почве и других объектах внешней среды на различных территориях Земного шара. Больной столбняком человек неконтагиозен - передачи возбудителя столбняка от больного не происходит. Основным путем заражения столбняком является проникновение возбудителя через поврежденные кожные покровы и слизистые оболочки. Местом входных ворот служат различные раны: огнестрельные, колотые, резаные, занозы, потертости, ожоги, обморожения, травмированные родовые пути (послеродовый или послеабортный столбняк), операционные раны при инфицировании их руками, инструментами или перевязочным материалом.
Вегетативные формы не отличаются особой устойчивостью. При кипячении они разрушаются в течение 5 мин. Напротив, споры обладают исключительно высокой резистентностью к различным физическим и химическим воздействиям. Для их разрушения требуется кипячение в течение 1 – 3 часов, автоклавирование при температуре 120 °С они переносят до 40 мин. Споры не чувствительны к низким температурам, к рассеянному солнечному свету. 1 % раствор сулемы, формалина, 5 % раствор фенола уничтожают их через 12—14 ч, они практически не чувствительны к химиотерапевтическим препаратам. В высушенном состоянии споры сохраняют жизнеспособность несколько десятков лет, в почве сохраняется длительное время, а при благоприятных условиях могут в ней прорастать и размножаться. Поэтому почва, особенно загрязненная испражнениями животных и человека, является неиссякаемым резервуаром С.tetani и постоянным потенциальным источником заражения людей и животных столбняком.